Способ бурения скважин

 

Изобретение предназначено для бурения наземных и подземных скважин. Способ включает бурение скважин параллельными рядами в виде заданной сетки, которую формируют с одного места установки бурильного станка в центре сетки. Изменяя местоположение бурильного става относительно продольной и поперечной осей сетки с помощью поворотной платформы и механизма выдвижения, перед бурением предварительно совмещают ось предполагаемой скважины и бурильного инструмента, связанного со шлангокабелем и сформированным на нем из отдельных секций ставом. Бурение осуществляют с осевым нажатием, прилагаемым к секциям бурового става, при этом площадь сечения затрубного пространства регулируют изменением внешнего диаметра нанизываемых на шлангокабель секций, а процесс формирования бурового става синхронизируют со скоростью принудительной подачи бурового инструмента. Благодаря изобретению повышается производительность и надежность бурения. 5 ил.

Изобретение относится к буровзрывным работам и, в частности, может быть использовано для бурения как наземных, так и подземных скважин.

Известен способ для бурения скважин, включающий формирование из отдельных секций бурового става, вращение его относительно оси скважины и подачу на забой с осевым усилием (патент США N 2 297 120, кл. 175-103, 1989).

Однако этот способ не позволяет осуществлять бурение нескольких скважин с одного места установки бурового станка, что снижает его технологические возможности, а также надежность и безопасность процесса бурения.

Наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков является способ бурения скважин, включающий подачу на забой с осевой нагрузкой бурового инструмента, связанного со шлангокабелем и сформированным на нем из отдельных секций путем механической подачи буровым ставом, при этом бурение осуществляют с осевым нажатием, прилагаемым к секциям бурового става, причем площадь сечения затрубного пространства регулируют изменением внешнего диаметра нанизываемых на шлангокабель секций в зависимости от требуемого диаметра бурового инструмента, а процесс формирования бурового става синхронизируют со скоростью принудительной подачи бурового инструмента (патент ФРГ N 3 905 999 C1, E 21 C 9/00, E 21 B 17/20, 1990).

Данный способ позволяет бурить направленные вниз вертикальные, горизонтальные и наклонные, а также восходящие (в кровлю пласта) скважины. Этим способом возможно бурение нескольких скважин, не параллельных друг другу и находящихся в одной плоскости, с одного места установки бурового станка.

Однако указанным способом невозможно осуществлять бурение с одного места установки бурового станка нескольких скважин параллельно друг другу и обеспечивать необходимое расстояние между скважинами в рядах и между рядами скважин при обуривании блока горной породы. Это снижает технологические возможности и производительность процесса бурения, а также уменьшает его надежность и безопасность вследствие множества вспомогательных операций, связанных с передвижкой станка и бурением первого ряда скважин.

Основная задача изобретения заключается в расширении технологических возможностей и повышении производительности процесса бурения за счет того, что заданную сетку бурения параллельных друг другу скважин формируют с одного места установки бурового станка.

Другой задачей является повышение надежности процесса бурения за счет исключения вспомогательных операций и увеличения безопасности ведения буровых работ, связанных с передвижкой станка и бурением первого ряда скважин.

Для решения поставленных задач способ бурения скважин включает подачу на забой с осевой нагрузкой бурового инструмента, связанного со шлангокабелем и сформированным на нем из отдельных секций путем механической подачи буровым ставом; при этом бурение осуществляют с осевым нажатием, прилагаемым к секциям бурового става, площадь сечения затрубного пространства регулируют изменением внешнего диаметра нанизываемых на шлангокабель секций в зависимости от требуемого диаметра бурового инструмента, а процесс формирования бурового става синхронизируют со скоростью принудительной подачи бурового инструмента, причем скважины бурят параллельными рядами в виде заданной сетки, путем установки бурильного станка в центре сетки и изменяя местоположение бурильного става относительно продольной и поперечной осей сетки с помощью поворотной платформы и механизма выдвижения, перед бурением предварительно совмещают ось предполагаемой скважины и бурильного инструмента.

По отношению к прототипу у предлагаемого способа имеются следующие отличительные признаки: бурение скважин параллельными рядами в виде заданной сетки, которую формируют с одного места установки бурильного станка в центре сетки, причем, изменяя местоположение бурильного става относительно продольной и поперечной осей сетки с помощью поворотной платформы и механизма выдвижения, перед бурением предварительно совмещают ось предполагаемой скважины и бурильного инструмента.

Бурение скважин параллельными рядами в виде заданной сетки, которую формируют с одного места установки бурильного станка в центре сетки, позволяет исключить ряд вспомогательных операций, связанных с передвижкой бурильного станка, что приводит к увеличению технологических возможностей, производительности, надежности и безопасности процесса бурения.

На фиг. 1 и 2 приведен буровой станок для реализации способа; на фиг. 3, 4 и 5 - схемы формирования стенки бурения скважин: малых (до 4·4 м - фиг. 2); средних (от 4·4 до 8·8 м - фиг. 3) и больших (более 8·8 м - фиг. 4) размеров.

Бурение скважин осуществляется следующим образом.

На площадку уступа наносят сетку бурения, отмечая оси скважин по заданным расстояниям между скважинами в рядах и между рядами скважин. Буровой станок устанавливают так, чтобы ось предполагаемой скважины совпала с осью бурового инструмента 1 (фиг. 1), закрепленного на буровом ставе 2, сформированном на шлангокабеле 3 из отдельных секций 4. Совпадение осей скважины и бурового инструмента обеспечивают работой привода механизма выдвижения бурового става 5 (фиг. 2) путем выдвигания или задвигания выдвижной балки 6 и вращением поворотной платформы 7. При достижении соосности бурового инструмента и скважины буровой станок горизонтируют. Далее включают в работу привод барабана 8, механизм подачи 9, вращатель 10 и механизм формирования бурового става 11. Сформированный буровой став 2 подают в скважину с осевым усилием, которое обеспечивает механизм подачи 9. После окончания бурения одной скважины буровой став с буровым инструментом из скважины поднимают. Механизм формирования бурового става при этом разделяет секции на шлангокабеле. Затем поочередно включают на подъем гидродомкраты, освобождая от закрепления поворотную платформу 7. Для бурения следующей скважины, без передвижения бурового станка, буровой став поворачивают на нужный угол с помощью поворотной платформы 7 и перемещают на необходимое расстояние с помощью выдвижной балки 6, обеспечивая при этом соосность бурового става 2 с буровым инструментом и очередной скважиной.

Бурение наклонных, горизонтальных и восходящих скважин осуществляют с помощью двух гидроцилиндров наклона бурового става 12, закрепленных на раме и штоками соединенных с коленчатым валом 13 (фиг. 2). Работа гидроцилиндров наклона бурового става синхронизирована: при выдвижении штока одного цилиндра задвигается другой.

Количество буримых скважин с одного места установки зависит от сетки бурения: чем меньше сетка бурения, тем большее количество скважин с одного места установки можно пробурить. Например, при формировании сетки бурения скважин малых размеров (до 4·4 м) буровой станок устанавливают между 2-м и 3-м рядами скважин, в положение А (фиг. 3) и осуществляют бурение на участке I (скважины 1-12). Затем, после разворота поворотной платформы в противоположную сторону осуществляют бурение на участке II скважины (13-24). После этого буровой станок перемещают в положение Б и поочередно бурят на участках III (скважины 25-36) и IV (скважины 37-48). В данном случае с одного места установки можно пробурить 24 скважины. Следовательно, время, затраченное на перемещение бурового станка от скважины к скважине, при прочих равных условиях, сокращается в 24 раза.

При формировании сетки бурения скважин средних размеров (до 8·8 м) буровой станок устанавливают на второй ряд скважин, в положение А (фиг. 4) и бурят на участке I ( скважины 1 - 6). Затем, после разворота поворотной платформы в противоположную сторону, бурят скважины на участке II (скважины 7 - 12). После этого буровой станок перемещают в положение Б и поочередно бурят скважины на участках III (скважины 13 - 18) и IV (скважины 19 - 24). В данном случае с одного места установки бурового станка можно пробурить 12 скважин и сократить время, затрачиваемое на передвижение станка от скважины к скважине, в 12 раз.

При формировании сетки бурения скважин больших размеров, например 16·16 м, буровой станок устанавливают между рядами скважин в положение А (фиг. 5) и бурят на участке I (скважины 1 - 4). Затем, после разворота поворотной платформы и перемещения бурового станка в положение Б, бурят на участке II (скважины 5 - 8). В данном случае с одного места установки можно осуществить бурение четырех скважин и сократить время, затрачиваемое на перемещение бурового станка от скважины к скважине, в 4 раза.

За счет сокращения затрат времени, связанных с передвижкой бурового станка, увеличивается производительность процесса бурения.

При сокращении числа передвижек бурового станка уменьшается продолжительность работы ходового оборудования и его привода, что приводит к его долговечности и экономичности. При работе бурового станка от электросети повышается безопасность эксплуатации, связанная с перемещением кабеля высокого напряжения. Кроме того, повышается безопасность ведения буровых работ при бурении первого ряда скважин, находящихся у бровки уступа. Указанные факторы увеличивают надежность процесса бурения скважин.

Формула изобретения

Способ бурения скважин, включающий подачу на забой с осевой нагрузкой бурового инструмента, связанного с шлангокабелем и сформированным на нем из отдельных секций путем механической подачи буровым ставом, при этом бурение осуществляют с осевым нажатием, прилагаемым к секциям бурового сплава, причем площадь сечения затрубного пространства регулируют изменением внешнего диаметра нанизываемых на шлангокабель секций в зависимости от заданного диаметра бурового инструмента, а процесс формирования бурового става синхронизируют со скоростью принудительной подачи бурового инструмента, отличающийся тем, что скважины бурят параллельными рядами в виде заданной сетки, которую формируют с одного места путем установки бурильного станка в центре сетки, причем изменяя местоположение бурильного става относительно продольной и поперечной осей сетки с помощью поворотной платформы и механизма выдвижения, перед бурением предварительно смещают ось предполагаемой скважины и бурильного инструмента.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5